Se observa un comportamiento logarítmico con una posible asíntota en y = 35ºC tras dos horas de funcionamiento después de la reparación de Pierre y Atl mod.
Graficando datos capturados por sensor LM35 en Arduino Monitor Serie
Mah xipano
Problema
Insatisfechos con las gráficas obtenidas por el Arduino Serial Plotter, con sus raras escalas y repleta de interferencias generadas por las variaciones de voltaje (capturadas por el sensor LM35 durante los registros), decidimos hacer nuestras propias gráficas en R.
Resumen
Se modificó nuestro bosquejo de Arduino, de modo que lo único que se imprimiera en el Monitor Serie fueran pares ordenados X1, X2. Donde X1 = segundos transcurridos y X2 = temperatura registrada en tiempo X1. Después se realizaron tres pruebas, dos con un tiempo de 3600 segundos y una de 7200 (con distintos aparatos: Apple Tv, Philips DVD, Wii U), durante las cuales se registraron las medidas de temperatura por segundo con el bosquejo mencionado, todas las pruebas fueron realizadas con una luz de fondo al 100%. A continuación se copio la información del Monitor Serie y se guardó en un archivo de texto con extensión .csv para su futura exportación a R en donde se realizaron las graficas respectivas junto con una regresión local de el paquete lattice encontrado en librería de R.
La televisión pudo utilizarse por un periodo de 2h sin alcanzar los 35ºC (temperatura máxima de funcionamiento recomendada en el manual de usuario oficial de LG).
Existen diferencias en el comportamiento del aumento de la temperatura interna dependiendo del equipo que se esté utilizando o quizás dependiendo de la naturaleza de las imágenes presentadas durante las pruebas, aparentemente, el menor aumento de temperatura por unidad de tiempo se obtiene mediante transmisión por RGB observando videos en youtube, mientras el mayor se observa jugando Wii U conectado mediante HDMI. Dicho esto, aclaramos que la afirmación del párrafo anterior sigue siendo válida en ambos casos.
Archivo de datos capturados en extensión .csv, se obtiene con bosquejo anterior Ejemplo
Script de R para graficar datos con regresión local: Script
Procedimiento
Con el sensor LM35 instalado en el interior de la TV, aislado y apartado lo suficiente para evitar cortos circuitos (ver esta entrada para mas información). Se importó el nuevo bosquejo a nuestro Arduino, el cual se colocó en la parte posterior del televisor de manera que pudieramos conectar el LM35 (hicimos una perforación en la parte trasera de la tele para dar salida a los cables del LM35 instalado adentro) y se realizaron tres experimentos para los cuales se mantuvo abierto el Monitor Serie de Arduino y al finalizar cada experimento se copio la información del Monitor en Serie y se pasó a un archivo de texto para guardarla con extensión .csv para después importarlas a R.
Después se realizó el script de R que se presenta a continuación:
#R Plot - Graficando regresión local a partir de medidas con interferencia
#Medidas de temperatura de interior de TV LG m2762d tomadas con transistor LM35
#instalado en su interior, datos capturados con Arduino.
#Bosquejo de Arduino, apunta un par ordenado x,y donde x = segundo, y = temperatura
#en el monitor en serie. Uno por línea, estos datos fueron después copiados y pegados
#En un editor de texto y guardados con extensión .csv para su futura manipulación en R
#EL SIGUIENTE SCRIPT ESTÁ DESARROLLADO PARA GRAFICAR LOS DATOS CAPTURADOS JUNTO CON UNA
#REGRESIÓN LOCAL. LA FINALIDAD ES LA PRESENTACIÓN DE UNA CURVA DE TEMPERATURA
#CONTRA TIEMPO PARA ESTE EQUIPO DESPUÉS DE LA REPARACIÓN DE PIERRE Y MODIFICACIÓN ATL
#CON EL OBJETIVO DE PREVER FUTURAS PROBLEMÁTICAS EN LA PLACA DEL INVERSOR
#COMO USAR:
#
#------------------------------------------------------------------------------------
#Importando archivo:
#/Users/Administrador/Desktop/prueba_temperatura_8_jul_appletv
plotdata <- read.csv("directorio_de_archivo/archivo.csv")
#Graficando con regresión local (LOESS) con ayuda de lattice (librería de R)
#importando libreria de lattice
library(lattice)
#panel function pa' paintar pimped líneas
panel_fn <- function(x, y, ...)
{
panel.xyplot(x, y,col = "cornflowerblue" ...)
panel.xyplot(x, y, type = "smooth", col = "gray33", lwd ="4", ...)
#panel.abline(v = 3600, col="darkorange")
panel.abline(h = 35, col="orangered")
}
#plotting you menso!
xyplot(plotdata$X2 ~ plotdata$X1, panel = panel_fn, pch=".", cex = "2",xlab = "Etiqueta X", ylab = "Etiqueta Y" , main = "Título principal", xlim=c(0, max(plotdata$X2)), ylim = c(20,40) )
Basta sustituir <directorio_de_archivo/archivo.csv> por la ruta hacia tu archivo en la primera línea del código y correr el script para obtener la gráfica.
Resultados
Prueba 1. Apple TV, aprox 60 minutos
Línea naranja-roja horizontal en y = 32ºC. Supuesta asíntota según entrada anterior bajo una prueba por RGB de 1 hora 40 minuots. Aquí ya la está alcanzando en 1 hora. ¿Es RGB más cool?
Prueba 2. Philips DVD, aprox 60 minutos
Se puede apreciar que a pesar de que la Prueba 2 inició a una temperatura menor que la Prueba 1, se alcanzó la misma temperatura al cabo de 1 hora. ¿A qué se debe?
Prueba 3. Wii U, aprox 2 horas
Aparentemente se calienta mas rápido con Wii U. Podemos ver que en menos de una hora ya se rebasó la «asíntota» de 32ºC. También podemos ver que no parecen existir interferencias, debe ser por el convertidor AC/DC del Wii U. ¿Bonito no?
Conclusiones
Todavía no estamos seguros de nada en específico pero podríamos afirmar lo siguiente:
O utilizar la televisión por RGB es lo que menos genera estrés por temperatura y utilizarla con Wii U es lo que más.
Ó cada vez se está calentando más rápido nuestra televisión.
Debemos mencionar que en la prueba de 2 horas se comenzó a percibir un olor peculiar cómo a plancha caliente alrededor del segundo 6000. No era un olor a quemado, pero tampoco muy agradable. Pienso que quizás es buena idea dejar reposar la PCB dentro de agua destilada después de la reparación y limpieza (nosotros utilizamos alcohol isopropílico para limpiar después de las reparaciones) para eliminar cualquier residuo químico que pudiera despedir gases no deseables.
Secuela
En un par de semanas más, dándole uso a nuestra televisión vamos a abrirla nuevamente para ver el estado de nuestra PCB del inversor (pieza reparada) y de una vez crearemos un manual con instrucciones para realizar la reparación de Pierre y la modificación de Atl paso por paso, reuniendo las recomendaciones y advertencias que se conocieron durante la experimentación documentada en este, nuestro Blog de Vida.
Por otro lado, me parece intrigante la belleza que presentan los patrones de interferencias en las pruebas de Apple Tv y Philips DVD, y estamos pensando en traducir algunas secciones superiores de estas interferencias para escucharlas en forma de música.
¿Se podrá disminuir la temperatura interior de la TV con una modificación al componente C418?
Problema
Hace algunos días, reparamos una TV LG M276D con el método de Pierre, lo cual se encuentra documentado en esta entrada, el enlace para el método original lo agrego a continuación:
La alegría era notable y agradecimos al autor. A continuación agrego una captura y hacemos una breve traducción:
Pierre advirtiendo de posibles problemas subsecuentes
Pierre se mostró muy amable y nos advirtió acerca posibles fallos subsecuentes e incluso de peligro de posible incendio… su TV presentó complicaciones a unos dos meses de la reparación realizada, nos menciona que la PCB se quemaba cada vez más y despedía un olor a químicos en combustión. ¡Pero que lástima!
Aquí podemos apreciar los daños en la PCB de Pierre:
PCB de Pierre, daños presentados meses después de la reparación.
Se decidió aprovechar esta situación problemática y darle la vuelta para la investigación del tema y búsqueda de una posible solución, todo esto previo a comenzar a darle uso normal a la TV. Se tomó en cuenta la necesidad de fundamentación conceptual acerca de ciertos términos y técnicas de electrónica básica.
Con la siguiente tabla, se definieron los objetos de investigación, a saber:
Tabla de objetos de investigación
En esta entrada, trataremos las primeras tres preguntas, y la ultima se dejara para la siguiente, la cual será la última que trate sobre la reparación de esta TV (al menos por el momento).
Resumen
Se realizó una investigación de los
cuestionamientos mostrados en la tabla anterior, con el fin de comprender el
problema desde una perspectiva mas amplia. Se concluyó que no había un peligro
notable para la placa por los residuos dejados tras la incineración del
condensador de cerámica. Pensamos que una limpieza exhaustiva a la zona
carbonizada y una resanada con resina epóxica en los hoyos que pudieran quedar
tras la limpieza detendría el olor mencionado por Pierre y ayudaría a disminuir
la temperatura interna (consideremos que tener zonas carbonizadas crea una mala
disipación de calor).
Con ayuda de la hoja técnica de los capacitores en cuestión, hallamos su
temperatura adecuada de funcionamiento. Se piensa que la causa de su
incineración fue un sobrecalentamiento muy por arriba de su máximo que es de
85ºC.
Hallamos información que indicaba que un capacitor con un voltaje tan alto y una capacitancia tan baja era “raro” y que quizá sería buena idea sustituirlo por uno del doble de capacitancia.
Trabajamos en las pruebas pertinentes antes y después de la modificación esperando detectar alguna disminución de la temperatura interna mientras la TV se encontraba en funcionamiento, lo cual fue realizado con ayuda de un Arduino Uno y un transistor LM35, instalado en el interior de la televisión, pegado al chasis trasero. Se concluyó que la TV funciona de forma aparentemente correcta tras la modificación del componente C418, pero no hubo una mejora notable respecto a disminución de temperatura interna durante el funcionamiento del equipo, lo que se encontró fue que aparentemente hubo una posible mejora en el filtrado de altos voltajes, la cual se aprecia en la disminución de ruido introducido en las mediciones del sensor LM35 notada después de la modificación.
Requerimientos
1. TV LG M276D reparada con el método de
Pierre
2. 1 capacitor de cerámica con valor 5pF
6kV
3. Placa Arduino
4. Transistor sensor de temperatura LM35
5. Cables, herramienta, soldadura,
cautín.
6. Computadora
Procedimiento
Se realizó una investigación de los
cuestionamientos mostrados en la tabla anterior, con el fin de comprender el
problema desde una perspectiva mas amplia. Se concluyó que no había un peligro
notable para la placa por los residuos dejados tras la incineración del
condensador de cerámica. Un capacitor de cerámica se compone de algún metal conductor,
algún material cerámico y una cobertura fenólica, esta información fue hallada
en el siguiente enlace:
Aquí hay una captura interesante del enlace anterior, en donde se muestra el proceso de fabricación de un condensador cerámico, podemos ver que es como un sándwich, en donde los panes son conductores y el relleno; un dieléctrico cerámico. El “sándwich” es después bañado en una deliciosa resina fenólica para aislarlo y protegerlo:
Construcción de un condensador cerámico
Quizás los residuos de la cobertura
fenólica tras la incineración sean los que provoquen que la televisión expulse
un olor peculiar al estar en funcionamiento, ya veremos cuando limpiemos
totalmente la carbonización y resanemos, si se sigue percibiendo este aroma, en
la presente entrada se mantuvo la zona carbonizada (tan solo una ligera
limpieza que fue realizada desde la ultima reparación) para poder comparar en
el futuro los datos, e indagar acerca de la efectividad de las reparaciones.
A continuación comparto el enlace de la
hoja de seguridad para los capacitores utilizados en la reparación de Pierre:
En la cual se menciona la temperatura funcional recomendada para el componente. Hallamos que la temperatura máxima de funcionamiento recomendada para este capacitor es de 85ºC, la cual de no es muy alta, a continuación presento una captura de la información mencionada:
Rango de temperatura de operación de condensador 5pF 6kV
Conociendo la temperatura máxima se diseñó un termómetro con ayuda de un Arduino Uno y un sensor de temperatura LM35 (el cual puede medir temperaturas desde -55ºC hasta 150ºC), así se midió la temperatura de la zona de peligro reparada (C418), el bosquejo (código Arduino), tanto el prototipo fue realizado de manera que se activara una alarma en caso de que la temperatura interna de la TV llegase a rebasar una temperatura considerada de peligro inminente.
Aquí agrego el bosquejo (sketch o código fuente) para su descarga:
Con el fin de no
dañar más la PCB de nuestro inversor de voltaje, se eligió que la temperatura
máxima permitida sería de 50ºC, en caso de llegar a esta se activaría la alarma
y se procedería a apagar el equipo. El intervalo de tiempo elegido para la
prueba fue de media hora.
Una vez confirmado el funcionamiento del prototipo se procedió a realizar la versión final del termómetro. El sensor fue colocado en la parte interna del chasis trasero de la TV, en una zona cerca pero a una distancia segura y convenientemente aislado de la zona problemática ( no queríamos que ocurriera algún corto que tostara nuestro Arduino o hasta nuestra Mac), esto se logró con unas extensiones hechas de cable reciclado, y un taladro de mano. En la galería de la derecha se muestran imágenes del procedimiento mencionado con fines prácticos. La bocina utilizada es una vieja bocina que se extrajo a unos audífonos descompuestos, se modificó para su manipulación con cables más maleables y se le agregó un par de resistencias en paralelo que aportan alrededor de 600 ohmios para evitar daños.
Marca en rosa en donde se perforará
Perforación realizada con taladro de mano PK-500
Sensor LM35 instalado y aislado
Se abrió un pequeño espacio para el cable, puliendo con el taladro de mano la parte media del lado derecho de este recuadro en el chasis posterior.
Parte posterior.
Etiquetado, LM35 out.
Todo listo
LM35 interno conectado a Arduino
Prueba en curso
Se midió la temperatura durante media hora de funcionamiento durante el cual se reprodujo una película con un DVD conectado al puerto HDMI del televisor. La TV se configuro con tipo de imagen estándar (predeterminada, trae 80% luz de fondo).
Este proceso se realizó dos veces: primero antes, y a continuación, después de la modificación del componente C418.
Aquí se muestra una fotografía de dicha modificación, tan solo se agregó un capacitor con los mismos valores en paralelo, lo que es equivalente a tener uno del doble de capacitancia, se soldó en la parte trasera por ser más practico.
Modificación de componente C418
A continuación presentamos un video donde se muestran procedimientos y resultados:
Observación: Las medidas inconsistentes que se pueden observar en las gráficas de temperatura contra tiempo obtenidas a partir de Arduino (esos picos altos y bajos demasiado exagerados) no son mas que interferencia creada por conectar la tv a la corriente alterna, o bien, por conectar aparatos a la TV que estén conectados a la toma de corriente. El sensor LM35 es sumamente sensible a cambios de voltaje (de hecho así mide la temperatura) por lo que estas grandes diferencias de potencial utilizadas por el inversor de voltaje, son detectadas por el LM35 e introducidas a nuestro registro como ruido.
Introducción de ruido provocado por diferencias de potencial en el área de medición para sensor LM35
Resultados
Se pudo comprobar que la televisión SÍ
funciona de manera aparentemente correcta tras la modificación del componente
C418 (sustitución por capacitor con el doble de capacitancia), pero no hubo una
diferencia notable en la temperatura interna del televisor durante su funcionamiento
después de dicha modificación.
Cómo podemos ver en la siguiente captura donde se hace una comparación de las gráficas obtenidas en ambas pruebas, no parece haber una disminución notable en la temperatura interior del televisor durante su funcionamiento, después de realizar la modificación de duplicado de capacitancia en el componente C418 de la PCB del inversor de voltaje, hay que aclarar que la temperatura inicial del segundo experimento (en la parte superior de la imagen) fue de un grado Celsius menor, y podemos ver que este experimento termina un grado menos caliente. Con esto se deduce que no hubo ninguna diferencia, ya que ambos incrementaron la misma cantidad de temperatura en el mismo intervalo de tiempo.
Comparación de ambas pruebas
Lo que puede apreciarse en esta captura, es que tras la modificación, los picos producidos por interferencia mencionados en la observación del problema se vieron disminuidos. Es decir, aparentemente se filtran mejor las variaciones altas de voltaje. Esto parece ser algo bueno pero no nos ayudo a disminuir la temperatura, y por el momento esto es lo que nos interesa así que lo dejaremos a un lado.
Secuela
Algo que nos pareció interesante, lo cual
fue descubierto durante la experimentación,
es que el televisor tardó menos en calentarse que en enfriarse (mucho
menos). Para que la temperatura interior del televisor se estabilizara al
finalizar la primera prueba y para poder iniciar la segunda, tuvimos que
esperar casi dos horas… lo cual nos deja pensando en un mal diseño y en la
posibilidad de adaptar un pequeño ventilador en la parte posterior del TV con
el fin de facilitar la disipación de calor generado en el inversor de voltaje
(podríamos tomar 4.5V del puerto USB que dice “service only”).
Cómo vimos, esta modificación no pareció funcionar para disminuir la temperatura interior de nuestra TV (quizás debimos hacer pruebas mas largas), pero todavía tenemos un as bajo la manga. En la próxima entrada realizaremos la limpieza total y restauración de la zona carbonizada. Para después utilizar un producto que nos acaba de llegar desde China (en realidad llego desde Puebla pero es de China) el cual es un adhesivo térmico que se utiliza por lo general para facilitar la conducción térmica entre un procesador de una computadora y su placa disipadora (que es una estructura con gran capacidad de conducción térmica la cual es colocada encima de los procesadores para que estos no sufran sobrecalentamientos), pero se halló que, en nuestro inversor de voltaje, varios de los capacitores de cerámica tienen aplicada este tipo de pasta, cómo se puede ver en la imagen siguiente:
Capacitores de cerámica aledaños a zona problemática. Note la pasta blanca que se aprecia sobre uno de sus extremos.
¿Por qué no le aplicaron la pasta a los
componentes problemáticos?
Tal vez nunca lo sabremos (cosas de chinos)… en fin. Pretendemos aplicar un poco de este adhesivo térmico a base de silicón en nuestros componentes problemáticos, y quizá hasta utilizarlo para pegarle un disipador de calor a nuestro componente C418 (el cual decidimos dejar con su valor de capacitancia original de 5pf), que por los casos observados, parece ser el primero en sufrir ignición. Con estas ultimas modificaciones se pretende dar por finalizada la reparación de nuestra TV LG M276D y solo quedaría mantenerlos informados acerca de cualquier novedad o problema que se llegase a presentar en el futuro.
¡Eso es todo por hoy amigos!
Estén atentos de las próxima entrada que lo mas seguro es que sea la ultima de este mes que trate de tecnología. Nos vamos a tomar un descanso de tanta electrónica y les prometo que pronto se publicará la primera entrada que trate acerca de artes. Espero que les haya parecido interesante y que le sea de utilidad a algunos. ¡Hasta pronto!
Atl Tlachinolli 
